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Titel:
Numerische Untersuchung der Interaktion zwischen Hauptströmung und Sperrluft innerhalb einer Niederdruckturbine
Autor(en):
W. Kurz, P. Schuler, K. Dullenkopf, H.-J. Bauer
Zusammenfassung:
Die numerische Untersuchung umfasst eine ebene Schaufelpassage mit periodischen Rändern und einem sich unmittelbar stromauf des Staupunktes befindlichen Spalt. Die Schaufelgeometrie entspricht einer typischen Niederdruckturbinenlaufschaufel. Ein einfacher axialer Spalt und ein Verbunddichtspalt mit gegenseitiger Überlappung repräsentieren typische Spaltkonfigurationen und wurden daher für die Untersuchung des Geometrieeinflusses gewählt. Ein modularer Aufbau des hexahedrischen Rechengitters ermöglicht einen flexiblen Austausch der Dichtspaltkonfigurationen und schließt den Einfluss eines geänderten Schaufelpassagengitters aus. Die stationären Berechnungen wurden mit Hilfe des kommerziellen RANS-Lösers CFX 11 durchgeführt. Der Sperrluftmassenstrom wurde mit einer Umfangskomponente versehen und sein Anteil zwischen 0 und 1 % des Hauptmassenstroms variiert. Eine zunächst vorgenommene Rechnung einer Schaufelumströmung ohne Spalt dient der Validierung des Rechenmodells und liefert gleichzeitig den Referenzfall für die Fälle mit Dichtspalt. Die Ergebnisse dieser Arbeit belegen den Zusammenhang zwischen Sperrluftmassenstrom und aerodynamischen Verlusten, die durch den Totaldruckverlustkoeffizienten ausgedrückt werden. Mit Hilfe geeigneter Visualisierungstechniken konnten Veränderungen in den typischen Wirbelstrukturen und der Grenzschichtdicke innerhalb der Schaufelpassage nachgewiesen werden. Diese Effekte resultieren im Fall des Axialspalts in einer schlechteren Sperrwirkung und in höheren Totaldruckverlusten. Allerdings wird die Bildung des Hufeisenwirbels am Staupunkt unterbunden. Die Verbundspaltgeometrie zeigt dagegen deutliche Vorteile bezüglich des Sperrverhaltens und des Totaldruckverlustes. Die Grenzschicht wird weniger angehoben, die Interaktion der Sperrluft mit der Hauptströmung fällt geringer aus. Die gewonnenen Erkenntnisse können in ein optimiertes Dichtspaltdesign zukünftiger Triebwerke einfließen.
Veranstaltung:
Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2010
Medientyp:
Conference Paper
Sprache:
deutsch
Format:
21,0 x 29,7 cm, 8 Seiten
Veröffentlicht:
Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress Tagungsband - Manuskripte, 2010, 2010, ; S.1195-1202; 2010; Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn
Preis:
NA
ISBN:
ISSN:
Kommentar:
Klassifikation:
Stichworte zum Inhalt:
Verfügbarkeit:
Bestellbar
Veröffentlicht:
2010
Dieses Dokument ist Teil einer übergeordneten Publikation:
Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress Tagungsband - Manuskripte, 2010